內容簡介

本書是芬蘭造紙工程師協會組織編寫的20本造紙書中的一本。本書主要介紹從造紙廠生産齣來的紙和紙闆進行加工處理的工藝技術、生産設備及其産品的用途。內容包括第1章概述，第2章浸潤和黏附，第3章分散塗布，第4章擠壓塗布及其産品，第5章傳統與新型塗布方式，第6章層壓，第7章紙基包裝材料，第8章紙基包裝材料的加工，第9章加工紙和紙闆作為包裝材料的應用，第10章高性能紙基材料應用舉例。

作者簡介

陝西科技大學副校長，主管科研與教學。

精彩書摘

第1章 概述

盡管印刷紙市場形勢嚴峻，但紙基包裝材料仍具有一定的市場前景。紙基包裝材料所具有的可循環再生的特點是推動其發展的源動力。木材除瞭作為紙和紙闆的原材料外，還可加工成許多其他産品，如生物高聚物，它可進一步應用在紙基包裝材料中。眾所周知，以化石燃料為原料製備的聚閤物價格的升高，為可再生原料開闢瞭新的市場。另外，齣於對廢棄物的管理和溫室氣體的排放等環境問題的關注，人們對可再生原料的興趣逐漸增加。可持續發展也可通過立法和公共觀念得以發展。

大多紙産品的加工工藝較為簡單，而且幾十年保持不變，尤其對於聚乙烯塗布或與鋁箔復閤的紙與紙闆的加工工藝更是如此。然而，近幾十年來，利用共擠壓塗布工藝加工的具有高阻隔性能的紙産品已經擁有瞭廣闊的市場。典型的擠壓塗布産品包括包裝紙、柔性包裝紙、液體包裝紙盒和一次性餐具。然而，塑料包裝近些年來也在包裝行業中顯示齣強勁的增長勢頭。這主要有兩方麵原因，一方麵是塑料包裝可以與各種材料組閤，並且可以以不同形式使用，如膜狀、盤狀和瓶狀結構等。另一方麵，新的塗布技術及塗布材料，新的結構設計和包裝技術的創新，使紙和紙闆能夠更加有效地應用在包裝行業中。

加工紙和紙闆將在包裝行業中繼續發揮重要作用。新産品的開發將聚焦在包裝材料上，尤其是消費品包裝。在全球市場上，包裝材料必須能適應劇烈的氣候變化（主要是濕度和熱量），可延長産品保質期以及具有一定的阻隔性能。對濕度、香味、油脂、氧氣以及光的阻隔性能的要求使得塑料和其他阻隔材料與紙基材料必須能夠有效地復閤。由於黏結材料化學性質的差異，各層之間的黏結性能成為瞭關鍵問題。包裝材料的構造通常都並非完美，其主要的問題在於密封性不好，滲透物質可以通過邊角滲透到包裝結構內部。貨架上産品的包裝必須引人注目，所以對産品包裝的設計是非常重要的。例如：高品質個性化的印刷産品的包裝將越來越趨於精緻，這就需要較高的印刷品質，如數字印刷。毫無疑問，在綫操作時免不瞭要在紙和紙闆中添加阻隔材料。在歐洲，廢品管理製度的逐漸嚴格對包裝材料的高效迴收提齣瞭更高的要求，這可推動生物聚閤物基包裝材料的使用，例如源於再生資源的包裝材料。隨著生物基聚閤物産量的提升，它在薄膜、縴維以及汽車製造工業中具有更廣泛的用途。發展具有更好阻隔特性的生物聚閤物塗布材料將使得生物聚閤物塗布紙和紙闆包裝擁有更廣闊的應用市場。

具有優異阻隔性能的多層薄膜結構包裝材料的使用會越來越廣泛，這就對材料和生産過程提齣瞭更高的要求。傳統生産工藝是通過塗布、覆膜和鍍箔（尤其是通過層閤）等方法賦予包裝材料較好的阻隔性能。利用一些新的專用的聚閤物或塗料（例如分散納米顆粒）能夠賦予包裝薄膜更有效的阻隔性能，基於以上需要，超薄膜狀材料、納米級、功能性塗料將被不斷開發，而這些新材料的生産過程中經常會涉及到電子束和等離子體技術。在柔性包裝應用中，擠壓塗布逐步取代瞭溶劑型層閤，而且水性膠黏劑和無溶劑型層閤技術有取代溶劑型層閤的勢頭。

在市場競爭日趨嚴峻的背景下，提高生産效率和降低經濟壓力的方法之一就是在紙加工過程使用更薄塗層和更高的生産速度。因而，薄膜層之間的膠黏性將會成為決定未來生産過程的關鍵因素。研究層閤材料之間的黏閤作用是非常睏難的，要想準確地指齣實際生産過程中存在的問題也是不現實的。通常要使用一些輔助設備，例如電暈和火焰處理在層與層之間提供足夠的結閤力來提高黏閤作用。然而，新的聚閤物和塗層間往往需要更高的結閤力，因此，開發瞭新的更加有效的方法，例如常壓等離子體處理技術。尋找一種在綫測定層間黏結性的技術也是人們一直很感興趣的研究方嚮。同時如何有效地利用結閤錶麵的界麵分析來錶徵黏閤力的好壞也成為瞭另一個研究熱點。

包裝機對待包裝産品有一定的要求，例如：固定的形式和尺寸、密閉性、原紙性質（厚度、挺度等）和産品範圍。通常，平麵層閤闆和塗布紙遠比由它們製造的包裝産品具有更好的阻隔性能。除瞭一些紙袋和磚型包裝外，想獲得密封性特彆好的紙和紙闆包裝材料基本是不可能的。同時紙基包裝材料在摺痕處和原紙邊緣存在很大的結構缺陷，因為一些分子能很容易從這些地方滲入包裝內部。當前，追求高的生産效率已經使得包裝速度越來越快，這意味著原紙必須要有很高的密封性能，例如：較高的熱黏閤性。具有阻熱、雙重阻熱及蒸煮包裝性能的阻熱紙基包裝最近已經實現瞭市場化，一些聚閤物和紙基材料已經被開發來滿足這些需求。

本書介紹瞭傳統的和新型的紙加工技術和材料，同時也對加工紙的一些典型的應用及其特性進行瞭分析。

理想的包裝材料應有下列特性：

（1）挺硬，輕量，易加工，尺寸和形狀可調性好，易於儲存；

（2）可再生原料，可循環利用和可生物降解；

（3）經濟性較好（無論是原料還是加工過程）；

（4）耐溫性好，適應於蒸餾、冷凍食品和雙重烘焙等用途；

（5）高的阻隔結構：包括水、氣、味、油脂和光，以及密閉性；

（6）方便，易於打開，易剝離、可再密封，易於手提和使用；

（7）安全，無毒，清潔，可以與食品接觸、不易被破壞；

（8）良好的印刷適性：能使用各種印刷方法取得高質量印刷效果；

（9）智能性：包括提示性，可追蹤性，印刷電子産品；

（10）功能性：如抗菌性，氧阻隔性等。

前言/序言

前 言

隨著我國經濟的快速穩定發展以及商品流通速度日益加快，現代物品的商品化對包裝提齣瞭更高的要求。在四大包裝材料（紙、塑料、金屬、玻璃）中，紙以其資源廣、成本低、可迴收、安全無害等諸多經濟和環保優勢，成為瞭重要的綠色包裝材料。當今的紙和紙闆加工涉及到許多生産工序和應用領域，尤其是包裝領域。因此，高性能紙基包裝材料及其相關技術的發展就顯得尤為重要，這也為造紙工業的發展提齣瞭新的挑戰和機遇。

本書為芬蘭造紙工程師協會、美國漿紙工業技術協會（TAPPI）和Fapet Oy公司聯閤齣版的《造紙科學與技術叢書》中的第12捲《紙和紙闆的加工》，著重闡述瞭傳統的和新型的紙加工材料、技術和相關理論，同時也對紙基包裝材料的典型應用及其特性進行瞭分析。在此基礎上，增加瞭第10章。第10章主要結閤近些年我國紙基功能材料的研究熱點和發展趨勢，介紹瞭多種高性能紙基功能材料的性能及其製備、加工方法。由於紙和紙闆加工技術涉及到的領域非常廣，我們本著虛心學習的態度，在翻譯的過程中剋服瞭諸多睏難，在查閱大量文獻資料的基礎上完成瞭此書的翻譯，希望能為從事紙和紙闆加工及包裝科學技術的人員提供有效的幫助。

本書的翻譯工作由陝西科技大學的張美雲教授主持協調，並翻譯瞭第1章（概述）和第7章（紙基包裝材料），編著瞭第10章（高性能紙基材料應用舉例）；第2章（浸潤和黏附）和第3章（分散塗布）由浙江科技學院趙會芳副教授翻譯；第4章（擠壓塗布及其産品）、第5章（傳統與新型塗布方式）和第6章（層壓）由陝西科技大學宋順喜博士翻譯；第8章（紙基包裝材料的加工）和第9章（加工紙和紙闆作為包裝材料的應用）由陝西科技大學楊斌老師翻譯。特彆感謝陝西科技大學輕工與能源學院碩士研究生李欽宇、蘇治平、李鞦梅、劉強、李琳、王茹楠、強丹丹、劉毅娟在翻譯過程中為本書所進行的圖錶編輯和校對工作。由於作者的學識水平有限以及本書學科交叉的特點，譯著過程中難免有不完善和差錯之處，敬請讀者批評指正。

張美雲

2015.07